La fabbricazione di molti oggetti, macchine, e i dispositivi che ci circondano si basano sulla deformazione controllata dei metalli mediante processi industriali come piegatura, tosatura, e timbratura. Questa tecnologia è trasferibile su scala nanometrica? Possiamo costruire dispositivi e macchine altrettanto complessi con dimensioni molto ridotte?

Gli scienziati della Aalto University in Finlandia e dell'Università di Washington negli Stati Uniti hanno appena dimostrato che ciò è possibile. Combinando l'elaborazione ionica e la nanolitografia sono riusciti a creare complesse strutture tridimensionali su nanoscala.

La scoperta deriva da una ricerca per comprendere la piegatura irregolare dei film sottili metallici dopo essere stati elaborati mediante incisione con ioni reattivi.

"Siamo rimasti perplessi dalle curvature dipendenti dalla forte larghezza nelle strisce metalliche. Di solito i metalli a doppio strato inizialmente tesi non si arricciano in questo modo, " spiega Khattiya Chalapat della Aalto University.

L'enigma cominciò a dipanarsi quando Chalapat notò, insieme al dottor Hua Jiang, che il picco di Ti era assente dagli spettri EDX dei doppi strati Ti/Al ripiegati.

Ulteriori esperimenti all'O.V. Il laboratorio Lounasmaa ha confermato che le strisce si piegano verso l'alto con forti curvature dipendenti dalla larghezza se lo strato inferiore delle strisce è reso più reattivo agli ioni rispetto alla superficie superiore.

In natura, effetti geometrici simili si verificano nell'auto-organizzazione osservabile direttamente dall'occhio umano. Quando sbocciano i fiori di tarassaco, si può provare a tagliare il gambo del fiore in piccole strisce; metterli in acqua, e le strisce si piegheranno con curvature dipendenti dalla larghezza osservabili dovute alle differenze nell'assorbimento d'acqua tra le parti interna ed esterna dello stelo.

"La nostra idea era quella di trovare un modo per adattare questi processi naturali alla nanofabbricazione. Questo ci ha portato a scoprire accidentalmente che un fascio di ioni focalizzato può indurre localmente la flessione con una risoluzione su scala nanometrica".

La tecnologia ha varie applicazioni nella fabbricazione di dispositivi su scala nanometrica. Le strutture sono sorprendentemente resistenti:il team le ha trovate abbastanza robuste e robuste in una varietà di condizioni avverse, quali scariche elettrostatiche e riscaldamento.

"Poiché le strutture sono così piccole, l'accoppiamento e l'entità delle forze tipiche su scala nanometrica che agiscono su di esse sarebbero commisuratamente piccole, " ricorda Docent Sorin Paraoanu, il capo del gruppo di ricerca Kvantti, Università Aalto.

"Per quanto riguarda le applicazioni, abbiamo dimostrato finora che queste strutture possono catturare e trattenere particelle con dimensioni dell'ordine del micrometro. Però, crediamo che stiamo solo grattando la punta dell'iceberg:una teoria completa dei processi di autoassemblaggio assistiti da ioni deve ancora essere raggiunta, " nota Paraoanu.

La ricerca è stata recentemente pubblicata nell'edizione Early View di Materiale avanzato .